1 8 водорода при 0° и 760 мм занимает объем в 11,1176 л. Вес атома водорода (по Спи-рингу), во всяком случае, не превышает 2,5 десятибиллионных частей г; вязкость В. при 20° равна, 88,7 х 10~ пуаз; поверхностное натяж, при°кип, равно о1,91; показ, преломл. для линии Hg 5790 А при t°nun, -равен .1,197. В. оказывает прохождению электрич. искры меньшее сопротивление,чем сислород,. азот воздуха и окись углерода. В.воде В. растворим очень мало: при t°0-24° 100объемов воды растворяют 1,93 объемов В. Древесный уголь сгущает В. на своей поверхности, при чем 1 см угля адсорбирует (при О?) 1,5 см В. В. может проникать через пористые тела при обыкновен. °; через платину, палладий и железо--при t° красного каления; при t° ок. 1 300° В. диффундирует даже через стенки трубок из плавленого кварца; В. диффундирует через пористую стенку глиняного сосуда со скоростью в 4 раза большею, чем кислород. Различные металлы, находясь в атмосфере водорода, поглощают В. и отдают его обратно лишь при повышении t°; на холоду это поглощение незначительно, при красном калении- весьма значительно; этой окклюзией, или растворимостью, В. в металлах объясняется тот факт, что В. может проникать через металлы; легче всего водород проникает через палладий; прокаленные листочки палладия поглощают 376 объемов В. при обыкновенной ,643-при 97°; при этом интересно, что в вакууме металлы не отдают обратно водорода, но выделяют его лишь при i°, близкой к красному калению. Погло-ощение В. металлами зависит также и от состояния метатла: металлич. порошок в большинстве случаев поглощает больше В., чем сплавленный, вальцованный или кованный металл. Процесс поглощения В. металлами сопровождается выделением значительного количества тепла. Жидкий В, представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с незначительным поверхностным натяжением. Критическая Г водорода 239,9°, критическое давление 12,8 Atm. Жидкий водород не проводит электричества, его теплота испарения около точки кипения равна 200 cal; удельная теплота 6,4; атомный объем при точке кипения 14,3 см, а плотность 0,07. При действии на газообразный В. вольтовой дуги между вольфрамовыми электродами или при пропускании В, через зону элек-Т.рического разряда молекулярный водород диссоциирует на атомы особенно активного атомного водорода (см.), соединяющиеся об-;ратно в молекулы Hg с выделением значительного количества тепла (ок. 100 ООО cal).

Химич. свойства [ *]. При обыкновенной °В.:-мало активный элемент,соединяющийся только с фтором (с к-рым реагирует даже при <°-210°) и с литием. При нагревании В. с щелочными, щ.е л о ч н о - з е м е ль-н ы м и (кроме магния и бериллия) металлами и с теми металлами редких земель, которые отличаются более основным характером, образуются гидриды (см.) этих металлов, напр.: КН, CaHg, LaHg. В гидридах щелочей (напр. в LiH) В. функционирует как анион, а не как катион. С хлором В. в темноте при комнатной ° соединяется

лишь крайне медленно, но если смесь однот го объема водорода с одним объемом хлора осветить химически активными лучами, то оба газа соединяются со взрывом. С другими галоидами и с элементами кислородной группы В. реагирует лишь при более высоких t°. Смешанный с кислородом в отношении 2 : 1, В. образует гремучую смесь, сгорающую при поджигании или пропускании электрическ. искры с сильным взрывом. При сгорании 2,02 г В. с 16 г кислорода выделяется 68 360 cal. Скорость распространения взрыва гремуч, газа равна 2 500 м/ск. Мелко раздробленная платина может воспламенить смеси водорода с кислородом или воздухом. С азотом В. соединяется лишь крайне медленно: даже, при красном калении скорость реакции чрезвычайно мала; но и при дальнейшем повышении t° условия равновесия обратимой реакции соединения В. с азотом таковы, что значительной концентрации NHg в смеси реагирующих газов не образуется (см. Аммиак, Получение синтетич. А.). На растворы серебряных солей и на хлористую платину В. действует восстанавливающим образом, уже при давлении в одну Atm; при повышенном давлении В. восстанавливаются также и другие металлы из их солей (например Hg из соли закисной ртути). При высокой t° В. восстанавливает весьма многие неорганические соединения: окислы, сернистые соединения и др. При высоких давлениях и температурах В. восстанавливает, как показал В. Н. Ипатьев и его школа, целый ряд солей при действии в водных растворах. В присутствии некоторых метал.тич, катализаторов, в особенности Ni, Со, а также некоторых металлических окислов, водород обладает способностью гидрировать при нагревании (см. Гидрирование) непредельные, ароматич. соединения, а также восстанавливать и другие органические соединения (Сабатье и Сандерен, Ипатьев). В присутствии коллоидальных Pt и Pd целый ряд аналогичных процессов протекает такнее и на холоду (Paal Skita, Willstatter, Фокин, Зелинский). Под действием -лучей эманации или электрического разряда при понилеенном давления В. переходит с одновременным уменьшением своего объема в активный В. Активный В. способен непосредственно соединяться с серой и фосфором и восстанавливать АзгОд и KMnOj.

Получение В. в технике. Наиболее простые методы добывания В. являются в то же время при осуществлении в технике наименее рентабельными; поэтому их применяют лишь в условиях военного времени; к таким методам относится получение В. при действии кислот на металлы, при действии едких щелочей на алюминий, цинк или ферросилиций (си.чикол) и др. Военная техника выработала целый ряд методов и препаратов (гидрогенит, гидролит, амальгама алюминия, гидрон, или сплав натрия со свинцом), которые удобны для транспорта и дают возможность легко и быстро в полевой обстановке добывать В. для целей воздухоплавания при помощи передвижных установок. Но техническ. добывание В. для промышленных целей во много раз превышает

потребность В, для военных нужд и основано на совершенно иных процессах. Значительная часть добываемого мировой промышленностью водорода потребляется для габеровского синтеза аммиака (см.). Однако В этом процессе исходный В. поступает в производство по методу BASF не в чистом виде, а уже смешанный с необходимым количеством азота. Смесь генераторного газа, водяного газа и водяных паров, будучи пропущена через контактную массу (окислы металлов группы железа), вступает в химич. взаимодействие, при чем содержащаяся в водяном и в генераторном газе окись углерода СО реагирует с парами воды по ур-ию:

I. CO+HjO=COj+H,.

Углекислый газ поглощается водой при высоком давлении; от остатка СО смесь очищается путем пропускания ее через аммиачный раствор закиси меди. В результате при правильной пропорции смешения водяного газа с генераторным газом, содержащим кроме других газов неизменившийся азот воздуха, получается непосредственно смесь азота с водородом в пропорции NgiSHg, требуемой для синтеза аммиака.

В тех случаях, когда д. б. получен один В., без примеси азота, приходится для выделения В. из паров воды пользоваться не генераторным газом, содержащим азот, а водяным газом (см.). При этом взаимодействие между парами воды и восстановительным газом протекает по ур-ию (I). Процесс этот обратим, и положение его равновесия зависит в значительной степени от t°, а скорость реакции-кроме того и от применения подходящих катализаторов. При взаимодействии паров воды с раскаленным коксом при°в 800° образуется главн. образом В. и углекислый газ по уравнению:

C + 2HsO :i±COj+ 2Н

между тем как при t° выше 1 000° образуется водяной газ, т. е. смесь В. с окисью углерода по уравнению (I). По этому методу, разработанному BASF, вырабатывается свыше 400 млн. м (35 ООО т) В. в год. Для выделения водорода из смеси газов лучпш всего предварительно освобождать ее от СО2 [отмыванием водою при высоком давлении, поглощением СОг щелочами или углекислыми солями, пропитыванием угля сернокислыми, кремнекислыми и хлористыми солями (Ан. П. 7718, 7719, 7720, Дифенбаха и Мольденгау-ера)]. Отделять В. от СО гораздо труднее. Однако по мере понижения t° скорость реакции значительно уменьшается; поэтому приходится вести реакцию по уравнению (I) и изыскивать удобные методы отделения В. от СО из водяного газа, образующегося при более высокой t°. Эти методы основаны на связывании СО при высоком давлении (свыше 100 Atm) аммиачным раствором закиси меди. При этом обнаружилось, что хлористая закисная соль меди мало пригодна для этой цели в виду ее разрушающего действия на железные части аппаратуры; поэтому по Г.П. 289694 для поглощения СО пользуются* закисью меди, растворенной в аммиаке или углекислом аммонии. Для предотвращения наблюдающегося при этом осаждения

на железных частях аппаратуры металлич. меди к водяному газу прибавляют незначительные количества кислорода или воздуха, окисляющего обратно металлическую медь до закиси меди. Предлолеено также прибавлять и более значительное количество кислорода к газовой смеси, чтобы часть СщО окислялась до СпО; окись меди, в свою очередь, окисляет СО, восстанавливаясь вновь до CugO. Кроме того окись углерода по указанию некоторых патентов м. б. переводима в муравьинокислый натрий при обработке ее под давлением в 50 Atm раствором весьма концентрированного едкого натра.

Наряду с этим методом значительное распространение имеет метод разложения паров воды при контакте с железом (в частности, наиболее распространен метод Мессер-шмита, экспл сатиру ем. фирмой Карл Франк в Бремене, и, в особенности, метод BAMAG). В 1918 г. при помощи установок BAMAG производилось до 125 млн. м водорода в год. Этот метод таклсе дает возможность получить довольно чистый водород в отдельности, уже независимо от азота. По методу Франка и Каро (Г. П. 174324) предварительно высушенный водяной газ, содержащий приблизительно 50% На, 40% СО, 5% СОа, 4,5%N2 и 0,5%02, пропускается при высокой t° над карбидом кальция; уже после первого пропускания получается газ с содержанием от 99 до 99,6%На; Ng присоединяется к карбиду с образованием цианамида, а СО, СОа и Оа связываются с образованием СаО и СаСОз; одновременно в числе продуктов реакции образуется и графит. Однако гораздо большее технич. значение приобрела идея А. Франка, реализованная Об-вом Линде, состоящая в применении для выделения В. из водяного газа метода сгущения при помощи холодильных машин. Этот метод-Линде-Франка-Каро-разработан при содействии фирмы BAMAG (Г. П. 254043 и 261735 и Швейцарок. П. 56594). В виду того, что t°Kun. На равна 20,4° К, а °кип.СО равна 82° К,-оба эти газа м. б. отделены друг от друга путем фракциопированной конденсации. При t°Kun. жидкого воздуха и атмосферном давлении смесь из 50% На и 50% СО не м. б. разделена указанным способом. Но при -197° часть СО конденсируется в жидкость; при -205° парциальное давление паров жидкой СО не превышает 7? Attn, и отгоняющийся газ содержит лишь 14% СО. При дальнейшем нонижении t° или при повышении давления можно добиться еще более благоприятных результатов. Так, при давлении в 50 Atm и t° -197° парциальное давление СО равно 0,5 Atm, а парциальное давление Hg равно 49,5 Atm, т. е. содержание СО в смеси равняется 0,5 : 50 = 1%. При -203° и50 Лт В. содержит примеси лишь 0,3% СО. Осуществление столь значительного охлаждения водяного газа возможно лишь с применением жидкого воздуха (или йшдкого азота, при пониженном давлении; последнее более рентабельно), ибо водяной газ, вследствие значительного содержания в нем На, обнаруживает лишь весьма незначительное охлаждение при понижении давления (незначительный эффект Джоуля-Томсона-см. Газы совершенные).

Схема процесса сжижения СО представлена на фиг. 1. Водяной газ д. б. очищен от СО 2- В целях экономии в расходовании NaOH Бедфорд предложил отмывать во-дянрй газ водой при высоком давлении, после чего он содержит лишь 0,3 - 0,5% СОа. Для очистки газа и от этих следов СОа его обрабатывают под давлением натронной известью. Сжатый водяной газ поступает в а и охлаждается встречными холодными газами; при этом СО сгущается в жидкость и собирается в б. Вентиль в понижает давление паров СО, после чего они выходят по г через д при комнатной t°. В свою очередь В. выходит через е. Жидкий воздух, необходимый для охлаждения, находится (схематически) в 3. Выделенный по описанному методу В. не содержит легко сгущающихся примесей (СО2, Og, СН4= 0%), но содержит еще от 2 до 1,7% СО и от 1,0 до 0,8% Ng; т. о. содержание чистого В, в нем равно 97,0-97,5%. Такой В. с уд. вес. 0,094 вполне пригоден для металлотехники, металлургии и воздухоплавания. Конденсированная при указанном процессе окись углерода содержит 80-85 % СО и идет в качестве горючего газа на покрытие затрат на топливо в предприятии. Образующейся окиси углерода СО хватает с избытком для этой цели уже при установках с производительностью 100 м/ч водорода. При ббльших установках получается даже избыток СО, который может

Фиг. 1.

Фиг. 2.

быть использован в качестве топлива для процесса фракционировки применен, жидкого воздуха на Ог и Nj. Первый идет для автогенной сварки (см.), второй-для синтеза аммиака (см.). В последнее время для использования окиси углерода открываются новые перспективы в связи с блестящими открытиями Бергиуса и Фр. Фишера (см. Жидкий уголь), обещающими осуществить синтетич. получение жидких угле-

водородов и многочисленных продуктов органическ . синтеза непосредственно из каменного угля или из первого продукта его сгорания СО. Усовершенствование относящихся к этой области химич. технологии методов должно внести еще небывалый переворот во всю область прикладной химии и вместе с тем должно отразиться на всех отраслях мировой промышленности.

На фиг. 2 представлена схема всей установки по методу Линде-Франка-Каро. Из генератора А газ поступает для очистки в скруббер Б и сухую очистительную камеру В, после чего собирается в газгольдере Г. Отсюда газ, еще содержащий до 3% СОз, поступает в компрессоры, которые переводят его после двухстепенного сжатия для отмывки СОз в водяные башни, из которых газ поступает в охлаждаемые сосуды К и К, где остаток СОа поглощается имеющимся в этих сосудах NaOH. ii и Jiu работают попеременно, по одной неделе, благодаря чему процесс может проходить непрерывно. В iid и -К водород отделяется от конденсированной в жидкость СО и выходит под давлением в 50 atm. Компрессор Л дополнительно увеличивает давление В., поступающего в стальные цилиндры М.

Наиболее важным в настоящее время методом добывания В. в техническ. масштабе является метод, основанный на окислении металлич. железа при t° красного каления парами воды с образованием свободного В.:

III; 3Fe--4H,0 5±Fe,04-Н4Н,.

За этим процессом следует обратный процесс восстановления окислов железа, достигаемого обыкновенно при действии на них водяного газа; затем железо опять вступает в реакцию с парами воды и т. д. Этот процесс был впервые обнаружен еще Лавуазье (1783 г.) и в 1794 г. был применен после его разработки Прейнером и Сент-Клер-Девилем во французской армии для наполнения В, воздушных шаров. Для успешного течения процесса загружаемое в восстановительную печь железо должно обладать особыми свойствами: оно должно быть пористо, не должно рассыпаться или сплавляться. Такое железо получалось при восстановлении в надлежащих условиях некоторых руд (железный блеск) или при восстановлении окислов железа, остающихся при облшге свободных от мышьяка и цинка образцов ж;елезного колчедана (Internationale Wasserstoff-A.-G., Г. П. 220889). Дифенбах и Мольденгауер применили для этой цели с большим успехом обожженный железный шпат. Весьма вредно отражается на процессе восстановления iia-ров воды железом присутствие в газе, применяемом для обратного восстановления окис-